化学学报 ›› 2026, Vol. 84 ›› Issue (1): 53-63.DOI: 10.6023/A25060236 上一篇 下一篇
研究论文
投稿日期:2025-06-25
发布日期:2025-09-03
基金资助:
Ziyi Shui*(
), Shurui Yin, Jintao Deng, Liuyun Xu, Li Guo
Received:2025-06-25
Published:2025-09-03
Contact:
* E-mail: m18182696780@163.com
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双效氧电极中的氧还原反应(ORR)和析氧反应(OER)是众多电化学储能技术的基石, 包括燃料电池、水电解等. 然而, ORR/OER过程均涉及多步质子/电子耦合传递, 导致氧电极反应动力学缓慢且需要施加高活化过电位才可发生, 因此探寻合适的电催化剂以降低反应势垒和加快电子传输是提高能量转化效率的关键. 本工作报道了一种双金属协同催化与界面工程耦合调控策略, 该策略可通过聚乙烯吡咯烷酮(PVP)辅助热解将Co/Ni双金属有机框架(MOF)前驱体转化为钴镍合金纳米粒子嵌入的分级多孔碳材料(P-CoNi-N-C). 实验结果显示: P-CoNi-N-C具有几乎接近于Pt/C的ORR性能(起始电位为1.053 V, 半波电位为0.825 V, 电子转移数为3.96)和出色的OER性能(Ej=10为1.609 V, 过电位为0.379 V, 1.60 V电势下P-CoNi-N-C的质量活性为Co-N-C的5倍). 同样地, P-CoNi-N-C具有优异的长期稳定性, 其电流衰减率仅为0.84%•h-1. 表征结果验证了P-CoNi-N-C优异的双功能活性源于其分级多孔结构、优化中间体吸附能和独特的异质界面结构的协同作用. 此外, P-CoNi-N-C催化剂在可充电锌空气电池展现出优异的电化学性能(充电电流密度为127 mA•cm-2, 功率密度为127.3 mW•cm-2)和循环稳定性(80 h后容量保持率为92%).
税子怡, 尹书睿, 邓锦涛, 许留云, 郭莉. 聚乙烯吡咯烷酮辅助金属有机框架衍生分级多孔碳材料的制备及其双功能催化性能研究[J]. 化学学报, 2026, 84(1): 53-63.
Ziyi Shui, Shurui Yin, Jintao Deng, Liuyun Xu, Li Guo. Polyvinylpyrrolidone-Assisted Synthesis of Metal-organic Framework-Derived Hierarchically Porous Carbon for Bifunctional Electrocatalysis[J]. Acta Chimica Sinica, 2026, 84(1): 53-63.
| SBET/ (m2•g-1) | SMicro/ (m2•g-1) | SMeso/ (m2•g-1) | VPore/ (cm3•g-1) | |
|---|---|---|---|---|
| Co-N-C | 188 | 46 | 142 | 0.19 |
| P-Co-N-C | 285 | 54 | 231 | 0.32 |
| P-CoNi-N-C | 296 | 58 | 238 | 0.34 |
| SBET/ (m2•g-1) | SMicro/ (m2•g-1) | SMeso/ (m2•g-1) | VPore/ (cm3•g-1) | |
|---|---|---|---|---|
| Co-N-C | 188 | 46 | 142 | 0.19 |
| P-Co-N-C | 285 | 54 | 231 | 0.32 |
| P-CoNi-N-C | 296 | 58 | 238 | 0.34 |
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